XY工作臺課程設(shè)計

目錄一、設(shè)計的目的3二、設(shè)計任務(wù)3三、設(shè)計主要步驟41、確定設(shè)計總方案4、機械傳動部件的選擇4、絲杠螺母副的選擇4、導(dǎo)軌副的選用4、伺服電機的選用4、減速裝置的選用5、控制系統(tǒng)的設(shè)計52、機械傳動部件的計算和選擇5、導(dǎo)軌上移動部件的重量估算5、計算切削力5、滾珠絲杠傳動設(shè)計計算及校驗7、最大工作載荷的計算7、最大計算動載荷的確定7、規(guī)格型號的初選8、傳動效率的計算9、剛度的驗算9、穩(wěn)定性的驗算10、臨界轉(zhuǎn)速的驗算11、滾珠絲杠的選型及安裝連接尺寸的確定12、步進(jìn)電機的傳動計算及電動機的選用12、傳動計算12、步進(jìn)電動機的計算和選型12、步進(jìn)電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量的計算。12、步進(jìn)電機軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩M的計算13、步進(jìn)電機的初選15、步進(jìn)電機性能校核173、滾動導(dǎo)軌的設(shè)計計算18、工作載荷的計算18、小時額定工作壽命的計算18、距離額定壽命計算19、額定動載荷計算19、產(chǎn)品選型194、其余附件的選擇20、聯(lián)軸器的選擇20四、控制系統(tǒng)的設(shè)計211、進(jìn)給控制系統(tǒng)原理框圖212、驅(qū)動電路流程設(shè)計213、驅(qū)動電源的選用，及驅(qū)動電源與控制器的接線方式22五、參考文獻(xiàn)24六、總結(jié)體會25一、設(shè)計的目的數(shù)控機床課程設(shè)計是一個重要的時間性教學(xué)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生綜合的運用所學(xué)的理論知識，獨立進(jìn)行的設(shè)計訓(xùn)練，主要目的：1、 通過設(shè)計，使學(xué)生全面地、系統(tǒng)地了解和掌握數(shù)控機床的基本組成及其想怪知識，學(xué)習(xí)總體的方案擬定、分析與比較的方法。2、 通過對機械系統(tǒng)的設(shè)計，掌握幾種典型傳動元件與導(dǎo)向元件的工作原理、設(shè)計計算及選用的方式3、 通過對機械系統(tǒng)的設(shè)計，掌握常用伺服電機的工作原理、計算控制方法與控制驅(qū)動方式4、 培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題和解決問題的能力，學(xué)習(xí)并樹立“系統(tǒng)設(shè)計”的思想5、 鍛煉提高學(xué)生應(yīng)用手冊和標(biāo)準(zhǔn)、查閱文獻(xiàn)資料及撰寫科技論文的能力二、設(shè)計任務(wù)設(shè)計一套供立式數(shù)控銑床使用的X-Y數(shù)控工作臺，主要參數(shù)如下：1、 立銑刀最大直徑的d=15mm，立銑刀齒數(shù)Z=3，最大銑削寬度=15mm最大背吃刀量=8mm，加工材料為碳素鋼或有色金屬。2、X、Z方向的定位精度均為0.02mm。3、工作臺面尺寸為，加工范圍為;4、工作臺空載進(jìn)給最快移動速度：，工作臺進(jìn)給最快移動速度:，加減速0.4s三、設(shè)計主要步驟1、確定設(shè)計總方案、機械傳動部件的選擇、絲杠螺母副的選擇根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求,此立式數(shù)控銑床工作臺為小型工作臺,要求X、Y方向的定位精度均為，電動機的旋轉(zhuǎn)運動需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運動，需要滿足初選0.01mm脈沖當(dāng)量，因為定位精度0.02mm，對于機械傳動要有一定的精度損失，大約是1/3-1/2的定位精度，現(xiàn)取為1/2，即是0.01mm和0.02mm的定位精度，精度要求較高，現(xiàn)選用滾珠絲桿副。滾珠絲桿副的傳動精度高、動態(tài)響應(yīng)快、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長、效率高、預(yù)緊后可消除反向間隙。滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)：根據(jù)條件要求,選用內(nèi)循環(huán)的形式，內(nèi)循環(huán)的回路短,滾珠數(shù)目少,流暢性好,摩擦損失小，傳動效率高，且徑向尺寸結(jié)構(gòu)緊湊，軸向剛度高,適用于各種高靈敏、高剛度的精密進(jìn)給定位系統(tǒng)。滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊：由于次立式工作臺有一定的定位精度要求，載荷不大，故選擇的調(diào)隙方式是墊片調(diào)隙式，這種調(diào)隙方式結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，但調(diào)整不方便。滾珠絲杠螺母副的支撐及軸端形式：由于絲杠為臥式安裝，工作臺行程不長，其最快的移動速度為，所需的轉(zhuǎn)速不高，且有一定的精度要求，故可以采用一端固定，一端游動的支承形式。、導(dǎo)軌副的選用要設(shè)計X-Y數(shù)控車床工作臺用來配套立式數(shù)控銑床，需要承受的載荷不大，行程短，而且脈沖當(dāng)量小，定位精度適中，因此選用直線滾動導(dǎo)軌副，它具有運動靈敏度高，牽引力小，移動輕便；定位精度高，磨損小，無爬行現(xiàn)象，精度保持性好，潤滑系統(tǒng)簡單，維修方便，。、伺服電機的選用設(shè)計要求工作臺的X、Y方向的定位精度均為，精度要求較高，現(xiàn)初選混合式步進(jìn)電機作為伺服驅(qū)動電機。步進(jìn)電機結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，成本低，性價比高，可以滿足設(shè)計任務(wù)書的傳動要求。選用步進(jìn)電機以后，可以選開環(huán)控制，也可選半閉環(huán)和閉環(huán)控制。由于開環(huán)控制系統(tǒng)可以達(dá)到的精度，且結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、使用維修方便及成本低等優(yōu)點，可以滿足任務(wù)書精度要求，且開環(huán)控制能夠確保電動機在運動過程中不受切削負(fù)載和電網(wǎng)的影響而失步。、減速裝置的選用選擇了步進(jìn)電動機和滾珠絲桿副以后，為了圓整脈沖當(dāng)量，放大電動機的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運動部件折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量，可能需要減速裝置，且應(yīng)有消間隙機構(gòu)，如果要選用減速裝置，則應(yīng)選用無間隙齒輪傳動減速箱。、控制系統(tǒng)的設(shè)計 、設(shè)計的X-Y工作臺準(zhǔn)備用在數(shù)控銑床上，其控制系統(tǒng)應(yīng)該具有輪廓控制，兩坐標(biāo)直線插補與圓弧插補的基本功能，所以控制系統(tǒng)設(shè)計成連續(xù)控制型。、對于步進(jìn)電動機的開環(huán)控制系統(tǒng)，選用MCS-51系列的8位單片機AT89S52作為控制系統(tǒng)的CPU，能夠滿足任務(wù)書給定的相關(guān)指標(biāo)。、要設(shè)計一臺完整的控制系統(tǒng)，在選擇CPU之后，還要擴(kuò)展程序存儲器，I/O接口電路，D/A轉(zhuǎn)換電路，串行接口電路等。、選擇合適的驅(qū)動電源，與步進(jìn)電動機配套使用。2、機械傳動部件的計算和選擇、導(dǎo)軌上移動部件的重量估算按照下導(dǎo)軌上面移動部件的重量來進(jìn)行估算。包括工件、夾具、工作平臺、上層電動機、減速箱、滾珠絲杠副、直線滾動導(dǎo)軌副、導(dǎo)軌座等，估計重量約為800N。、計算切削力根據(jù)設(shè)計任務(wù)，加工材料為碳素鋼或有色金屬及如下參數(shù)：立銑刀 ： 最大直徑d立銑刀齒數(shù)Z最大切削寬度最大背吃刀量15mm315mm8mm零件的加工方式為立式銑削，采用硬質(zhì)合金立銑刀，工件的材料為碳鋼。則由由<金屬切削原理與刀具>中P166頁查得立銑切削力計算公式為： （1）由【5】中P13頁的表中，可知d=15mm的硬質(zhì)合金立銑刀最大的切削參數(shù)如下：每齒進(jìn)給量fz=0.12mm則銑刀轉(zhuǎn)速n=則由（1）式求的最大銑削力： 銑削功率采用立銑刀進(jìn)行圓柱銑削時，各銑削力之間的比值可由金屬切削原理與刀具表10-1查得，各銑削力之間的比值范圍如下：=(1.01.2)/=(0.20.3)/=（0.350.4）1.10.250.38考慮逆銑時的情況，可估算三個方向的銑削力分別為：進(jìn)給力：；背向力：；垂直進(jìn)給力：?？紤]立銑，工作臺受到垂直方向的銑削力，受到水平方向的銑削力分別為和。今將水平方向較大的銑削力分配給工作臺的縱向，則縱向銑削力，徑向銑削力為。、滾珠絲杠傳動設(shè)計計算及校驗滾珠絲杠的選擇包括其精度選擇、尺寸規(guī)格、支承方式等幾個方面的內(nèi)容。滾珠絲杠副的承載能力用額定動載荷和額定靜載荷來表示，在設(shè)計中一般按額定動載荷來確定它的尺寸規(guī)格。、最大工作載荷的計算如前所述，在立銑時，工作臺受到進(jìn)給方向的載荷（與絲杠軸線平行）Fx=1736N,受到橫向載荷（與絲杠軸線垂直）Fy=395N，受到垂直方向的載荷（與工作臺面垂直）Fz=584N。已知移動部件總重量G=800N，絲杠承受按滾動導(dǎo)軌計算，由數(shù)控機床設(shè)計實踐指南中P114頁，取動載荷系數(shù)K=1.1，滾動導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)查畢業(yè)設(shè)計寶典中P34可知u=0.00250.005,現(xiàn)取u=0.005，求得滾珠絲杠副的最大工作載荷：=1.11736+0.005(395+584+800) =1918.5N、最大計算動載荷的確定工作臺在承受最大銑削力時的最快進(jìn)給速度v=400mm/min，初選絲杠導(dǎo)程P=5mm,則此時絲杠轉(zhuǎn)速=v/P=80r/min。預(yù)計滾珠絲杠的工作五年,每天工作八小時，由此得使用壽命為T=53608=14400h，根據(jù)數(shù)控機床設(shè)計實踐指南中P114，公式413得：=其中： T使用壽命14400 h ；N循環(huán)次數(shù)；滾珠絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速 80r/min 求得：（）查數(shù)控機床設(shè)計實踐指南中P114，表4-14、4-15得，受中等沖擊載荷取值范圍，現(xiàn)取，滾道硬度為60HRC時，硬度影響系數(shù)取值，由數(shù)控機床設(shè)計實踐指南中P114，式4-12 代入數(shù)據(jù)得：、規(guī)格型號的初選根據(jù)計算出的最大動載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，查數(shù)控機床設(shè)計實踐指南P150頁的表F-8，初選絲杠為內(nèi)循環(huán)、浮動反相器、螺母墊片預(yù)緊。型號為SFI2505-4的滾珠絲杠。其具體參數(shù)如下：型號dlDaDABLWHXYZQnCa(kgf)Coa(kgf)KSFI2505-42553.1754063115151465.59.55.5M841280311035額定動載荷為1280kgf=12.8KN，大于最大計算動載荷=9.5KN，小于額定動載荷，滿足要求。絲杠長度:絲杠螺紋部分長度 等于工作臺最大行程（250mm）加螺母長度（43mm）加兩端余程（28.5mm），即精度等級的選擇：根據(jù)開環(huán)系統(tǒng)中使用的滾珠絲杠，任意300mm行程變動量V300p應(yīng)小于目標(biāo)設(shè)計定位精度的1/3-1/2，由于設(shè)計要求定位精度為0.02mm，查手冊數(shù)控機床課程設(shè)計P40頁表選擇精度等級為4級的精度。、傳動效率的計算將公稱直徑,導(dǎo)程,代入，得絲杠螺旋升角。將摩擦角，代入,得傳動效率。、剛度的驗算絲杠拉壓剛度：它與絲杠螺母機構(gòu)的安裝形式有關(guān)。由于X-Y工作臺上下兩層滾珠絲杠副的支承均采用“一端固定，一端游動”的軸承配置形式。由數(shù)控機床設(shè)計指南P116找到： 式中：E彈性模量（MPa），一般取E=2.1105MPa d2滾珠絲杠的底徑（mm） a滾珠絲杠的螺母中心到固定端支撐中心的距離（mm）滾珠絲杠螺母副的軸向接觸剛度KN：由滾珠絲杠螺母副接觸變形可以計算出軸向接觸剛度。由于選用了標(biāo)準(zhǔn)的滾珠絲杠，其值為 軸承的接觸剛度：角接觸球軸承的軸向剛度按下式計算式中：z滾動體個數(shù)，這里Z=15；a接觸角，這里為60度 Db 滾動體直徑，這里為9.25mm；FB 軸向預(yù)緊力，這里為584N故 系統(tǒng)總剛度K： ， 得X-Y工作臺上下兩層滾珠絲杠副的支承均采用“單推-單推”的方式。絲杠的兩端各采用-對推力角接觸球軸承，面對面組配，左、右支承的中心距約為；鋼的彈性模量；查表得滾珠直徑Dw=3mm，絲杠底徑d2=21.9mm,絲杠截面積。查機床實用設(shè)計手冊算得絲杠在工作載荷作用下產(chǎn)生的拉/壓變形量根據(jù)公式，求得單圈滾珠數(shù)Z=19；該型號絲杠為單螺母，滾珠的圈數(shù)列數(shù)為，代入公式Z圈數(shù)列數(shù)，得滾珠總數(shù)量=114。絲杠預(yù)緊時，取軸向預(yù)緊力/3=639.5N。由下式求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 因為絲杠有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的1/3，所以實際變形量可以減少一半，取=0.00425mm。將以上算出的和代入，求得絲杠總變形量（對應(yīng)跨度500mm）=0.01395mm=13.95。本例中絲杠的有效行程為400mm，查表知4級精度滾珠絲杠有效行程在400800mm時，行程偏差允許達(dá)到40，可見絲杠剛度足夠。、穩(wěn)定性的驗算根據(jù)數(shù)控機床設(shè)計指南中式4-18 ： 。式中： ； 絲杠公稱直徑；滾珠直徑； 絲杠最大受壓長度 絲杠支承方式系數(shù)，在此由于為一端固定，一端游動，取=2.0故 此計算值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計載荷，故可用。由絲杠底徑d2=16.2mm求得截面慣性矩3380.88；壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)K取3（絲杠臥式水平安裝）；滾動螺母至軸向固定處的距離L=a取最大值400mm。代入公式，得P=14896kg.f=14896N大于=7533N，故不會失穩(wěn)，滿足使用要求。、臨界轉(zhuǎn)速的驗算對于絲杠有可能發(fā)生共振，需驗算其臨界轉(zhuǎn)速，不會發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速，由數(shù)控機床設(shè)計實踐指南中P115式4-19得：其中 24-1.23.175=20.8mm 為臨界轉(zhuǎn)速計算長度 為絲杠支承方式系數(shù)=3.927（一端固定，一端游動）代入數(shù)據(jù)得：臨界轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)大于絲杠所需轉(zhuǎn)速，故不會發(fā)生共振。、滾珠絲杠的選型及安裝連接尺寸的確定絲杠長度:絲杠螺紋部分長度 等于工作臺最大行程（250mm）加螺母長度（43mm）加兩端余程（28.5mm），即支撐跨距L1：略大于，取L1=400、步進(jìn)電機的傳動計算及電動機的選用、傳動計算因為該銑床的加工精度為0.02mm，考慮到機械傳動部分造成的精度損失，故選用銑床的脈沖當(dāng)量為0.01mm/Hz，初選步進(jìn)電動機的步距角=0.72。由【1】中P121式5-18得：、步進(jìn)電動機的計算和選型、步進(jìn)電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量的計算?？傓D(zhuǎn)動慣量J主要包括電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量、滾珠絲杠上一級移動部件等折算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量。、滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量J由數(shù)控機床設(shè)計實踐指南中P119式5-2得：式中： D為絲杠公稱直徑D=25mm ；L為絲杠長度L=350mm ； 代入數(shù)據(jù)，得：J=0.772056010=1.0510-4kg.ii、工作臺拆算到絲杠上的轉(zhuǎn)動慣量 由【數(shù)控機床設(shè)計實踐指南中P119式5-3得：其中： M為工作臺的（包括工件）的質(zhì)量M=81.6kg：P為絲杠螺距P=5mm 代入數(shù)據(jù)，得：iii、絲杠拆算到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量：根據(jù)數(shù)控機床設(shè)計實踐指南P120表5-2，根據(jù)絲杠的選擇類型，可知其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量 所以 驗算慣量匹配，電動機軸向慣量比值應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi)，既不應(yīng)太大也不應(yīng)太小，即伺服系統(tǒng)的動態(tài)特性取決于負(fù)載特性。為使該系統(tǒng)慣量達(dá)到較合理的配合，一般比值控制在1/41之間，由此可見:,符合慣量匹配要求。、步進(jìn)電機軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩M的計算a、承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩在不同工況下是不同的，考慮最大切削負(fù)載時電動機所需力矩，由數(shù)控機床設(shè)計指南中P121式5-10得：加速力矩 其中: 為折算到電動機軸上的總慣量T系統(tǒng)時間常數(shù)，由任務(wù)書知為T=0.4S ；切削時的轉(zhuǎn)速為300r/min 得： Nm摩擦力矩 其中： 為導(dǎo)軌摩擦力 ； S為絲杠螺距S=5mm ；i為齒輪降速比，已計算出為1； 為傳動鏈總效率，=0.70.85，取0.8代入數(shù)據(jù) 得： Nm附加摩擦力矩 其中 ：為最大軸向載荷，； 為滾珠絲杠未預(yù)緊時的效率，=0.9580.9 ； 其余數(shù)據(jù)同上代入數(shù)據(jù) 得： Nm切削力矩 其中：進(jìn)給方向的最大切削力，其余參數(shù)同上。代入數(shù)據(jù)得： Nm由此都得到等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Nm b、快速空載時電動機所需力矩M 由數(shù)控機床設(shè)計指南中P121式5-9得：加速力矩其中： 其余參數(shù)同上 帶入數(shù)據(jù)得：力矩摩擦其中：u為導(dǎo)軌副的摩擦因數(shù)，滾動導(dǎo)軌取 u=0.005， 代入數(shù)據(jù)得：Nm附加摩擦力矩：；參數(shù)同上代入數(shù)據(jù)得： 所以可知快速空載時點擊所需力矩：=0.0588+0.0668+0.044=0.1696 Nm比較和，取其較大者，就是最大等效負(fù)載，即：=1.584N.M、步進(jìn)電機的初選 考慮到步進(jìn)電機的驅(qū)動電源受電網(wǎng)的影響較大，當(dāng)輸入電壓降低時，其輸入轉(zhuǎn)矩也會下降，可能會造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)，因此按最大等效負(fù)載M考慮一定的安全系數(shù)，取=3，則步進(jìn)電機的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足： 由網(wǎng)上http:/www.syn- 規(guī)格型號相數(shù)步距角(O)靜態(tài)相電流(A)相電阻（）保持轉(zhuǎn)矩（Nm）定位轉(zhuǎn)矩（Nm）空載啟動頻率（KHz）重量（Kg）轉(zhuǎn)動慣量（gcm2）90BYG550C50.7231.66.01.02.44.68000最大轉(zhuǎn)矩 可知滿足要求。實體圖如下：、步進(jìn)電機性能校核a 、最快工進(jìn)速度時電動機時輸出轉(zhuǎn)矩校核任務(wù)書給定工作臺最快工進(jìn)速度=400mm/min，脈沖當(dāng)量/脈沖，求出電動機對應(yīng)的運行頻率。從90BYG550C電動機的運行矩頻特性曲線圖可以看出在此頻率下，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩4Nm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩=1.584Nm，滿足要求。b、最快空載移動時電動機輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書給定工作臺最快空載移動速度=3000mm/min，求出其對應(yīng)運行頻。由圖查得，在此頻率下，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩=3.5Nm，大于快速空載起動時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩=0.1696Nm，滿足要求。c、最快空載移動時電動機運行頻率校核 與快速空載移動速度=3000mm/min對應(yīng)的電動機運行頻率為。查圖3中相應(yīng)表格，可知90BYG550C電動機的空載運行頻率可達(dá)50000，可見沒有超出上限。d、起動頻率的計算 已知電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量，電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，電動機轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時的空載起動頻率。由式可知步進(jìn)電動機克服慣性負(fù)載的起動頻率為：說明：要想保證步進(jìn)電動機起動時不失步，任何時候的起動頻率都必須小于。實際上，在采用軟件升降頻時，起動頻率選得更低，通常只有。綜上所述，本次設(shè)計中工作臺的進(jìn)給傳動系統(tǒng)選用90BYG550C步進(jìn)電動機，完全滿足設(shè)計要求。它的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖：3、滾動導(dǎo)軌的設(shè)計計算、工作載荷的計算 工作載荷是影響導(dǎo)軌副壽命的重要因素，對于水平布置的十字工作臺多采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式?？紤]最不利的情況，即垂直于臺面的工作載荷全部由一個滑塊承擔(dān)，則單滑塊所承受的最大垂直方向載荷為： 其中，移動部件重量G=800N,外加載荷F=584N代入上式，得：、小時額定工作壽命的計算預(yù)期工作臺的工作壽命為5年，一年365天，取工作時間為360天，每天工作8小時，因此得到小時額定工作壽命、距離額定壽命計算由公式，從而得到式中：為小時額定工作壽命；n為移動件每分鐘往復(fù)次數(shù)（46）取5S為移動件行程長度，由加工范圍為250mm250mm取520mm代入數(shù)據(jù) 得：、額定動載荷計算由公式 ，從而得到：式中：為額定動載荷；L為距離工作壽命，由上式可知為4493kmF為滑塊的工作載荷，由上式可知為784N代入數(shù)據(jù)得：、產(chǎn)品選型根據(jù)額定動載荷，選擇滾動導(dǎo)軌，查滾動導(dǎo)軌生產(chǎn)廠家，選用南京工藝裝備制造有限公司的GGB B A四方向等載荷窄型滾動直線導(dǎo)軌副型號為GGB16BA，相關(guān)尺寸如下圖4所示，（參考網(wǎng)址：可知其額定動載荷C=8.51KN，大于7.023KN，故可知滿足要求。4、其余附件的選擇、聯(lián)軸器的選擇 剛性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)比較簡單，制造容易， 免維護(hù)，超強抗油以及耐腐蝕，即使承受負(fù)載時也無任何回轉(zhuǎn)間隙，即便是有偏差產(chǎn)生負(fù)荷時，剛性聯(lián)軸器還是剛性傳遞扭矩。適用于安裝底座剛性好、對中精度較高、沖擊載荷不大、對減振要求不高的中小功率軸系傳動。根據(jù)選出的電機和絲杠的參數(shù)，選用沈陽光宇科技有限公司的韓國YHB剛性聯(lián)軸器,型號為P-58-20-20。（參考網(wǎng)址 型號d1d2DLL1PCD螺紋螺栓最大扭距kgfm最大推力kgf最高轉(zhuǎn)速rpm螺栓鎖緊扭矩kgfmP-58-20-20202053566141M650698.19.811450017.7四、控制系統(tǒng)的設(shè)計根據(jù)任務(wù)書的要求，設(shè)計控制系統(tǒng)的時主要考慮以下功能：（1） 接受操作面板的開關(guān)與按鈕信息；（2） 接受限位開關(guān)信號；（3） 控制X，Y向步進(jìn)電動機的驅(qū)動器；（4） 與PC機的串行通信。 CPU選用MCS-51系列的8位單片機AT89S52，采用8279，和W27C512，6264芯片做為I/O和存儲器擴(kuò)展芯片。W27C512用做程序存儲器，存放監(jiān)控程序；6264用來擴(kuò)展AT89S52的RAM存儲器存放調(diào)試和運行的加工程序；8279用做鍵盤和LED顯示器借口，鍵盤主要是輸入工作臺方向，LED顯示器顯示當(dāng)前工作臺坐標(biāo)值；系統(tǒng)具有超程報警功能，并有越位開關(guān)和報警燈；其他輔助電路有復(fù)位電路，時鐘電路，越位報警指示電路。1、進(jìn)給控制系統(tǒng)原理框圖2、驅(qū)動電路流程設(shè)計步進(jìn)電機的速度控制比較容易實現(xiàn)，而且不需要反饋電路。設(shè)計時的脈沖當(dāng)量為0.01mm，步進(jìn)電機每走一步，工作臺直線行進(jìn)給0.01mm。步進(jìn)電機驅(qū)動電路中采用了光電偶合器，它具有較強的抗干擾性，而且具有保護(hù)CPU的作用，當(dāng)功放電路出現(xiàn)故障時，不會將大的電壓加在CPU上使其燒壞。步進(jìn)電機驅(qū)動電路圖該電路中的功放電路是一個單電壓功率放大電路，當(dāng)A相得電時，電動機轉(zhuǎn)動一步。電路中與繞組并聯(lián)的二極管D起到續(xù)流作用，即在功放管截止是，使儲存在繞組中的能量通過二極管形成續(xù)流回路泄放，從而保護(hù)功放管。與繞組W串聯(lián)的電阻為限流電阻，限制通過繞組的電流不至超過額定值，以免電動機發(fā)熱厲害被燒壞。由于步進(jìn)電機采用的是五相十拍的工作方式（五個線圈A、B、C、D、E），其正轉(zhuǎn)時通電順序為：A-AB-B-BC-C-CD-D-DE-E-EA-A.其反轉(zhuǎn)的通電順序為：A-AE-E-ED-D-DC-C-CB-B-BA-A。 3、驅(qū)動電源的選用，及驅(qū)動電源與控制器的接線方式 設(shè)計中X、Y向步進(jìn)電動機均為90BYG550C型。查步進(jìn)電動機的資料，選擇與之匹配的驅(qū)動電源為BD28Nb型，輸入電壓為80V AC，相電流為6A，分配方式為五相十拍。該驅(qū)動電機接線圖如下：五、參考文獻(xiàn) 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【9】.文懷興.數(shù)控機床設(shè)計實踐指南.化學(xué)工業(yè)出版社.第一版【10】.王愛玲.現(xiàn)代數(shù)控機床伺服及檢測技術(shù).國防工業(yè)出版社第三版六、總結(jié)體會通過本次對X-Y數(shù)控工作臺的機電系統(tǒng)設(shè)計，由設(shè)計任務(wù)給定的工作尺寸，設(shè)計一種供應(yīng)式數(shù)控銑床的X-Y數(shù)控工作臺。這是一個比較具有實際意義的設(shè)計演練，不光是針對畢業(yè)設(shè)計前的一次預(yù)演，更是進(jìn)入社會前的一次實際生產(chǎn)設(shè)計。在本次設(shè)計中讓我進(jìn)一步的理解到機械與電子聯(lián)系的緊密性，初步掌握了機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計過程。就本次機電一體化產(chǎn)品設(shè)計來談?wù)勗O(shè)計思路：首先，確定總體設(shè)計方案：其中主要對導(dǎo)軌副、絲杠螺母副、檢測裝置的選用及控制系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行初步分析，再繪制總體方案圖。其次，進(jìn)行機械傳動部件的計算與選擇：主要進(jìn)行導(dǎo)軌上移動部件的重量估算，銑削力的計算，直線滾動導(dǎo)軌副的計算與選型，滾珠絲杠螺母副的計算與選型，步進(jìn)電機減速箱的選用，步進(jìn)電動機的計算與選型。本部分作為此設(shè)計重點，進(jìn)行了大量的分析、計算及驗算，最后得到了滿足任務(wù)規(guī)定尺寸的工作要求。再次，選用檢測裝置。本設(shè)計中選用了增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，確定電路為觀電隔離電路，以此來對工作臺的運動狀態(tài)進(jìn)行檢測，從而在反饋后對工作臺進(jìn)行實時調(diào)整。最后，控制系統(tǒng)的設(shè)計。此處主要通過進(jìn)給傳動系統(tǒng)來對硬件電路進(jìn)行設(shè)計，并繪制控制系統(tǒng)原理框圖；然后分析選用了步進(jìn)電動機的驅(qū)動電源。在老師的指導(dǎo)下和與同學(xué)的討論中，最后通過自己的努力終于完成了本次設(shè)計任務(wù)，盡管在本次設(shè)計中間遇到了不少問題，如滾珠絲杠螺母副的選擇與電動機的選擇過程中，在開始的設(shè)計中選擇的型號總是在驗算過程中被推翻，此時又不得不一次次重新開始，后來通過一次次的調(diào)整，最后終于得到了滿意的結(jié)果。通過這樣的一個過程，讓我們不僅鍛煉了自己的能力，檢驗了自己所學(xué)的知識，還讓我們認(rèn)識到了自己的不足。有了這個經(jīng)驗對以后我們完善自己的不足是很具有指導(dǎo)意義的；另外，也會讓我們更快的適應(yīng)以后的工作。26